Дипломна робота на тему:
Розробка алгоритму роботи спеціалізованого обчислювача
Зміст
Введення
1. Аналіз вихідних даних
1.1 Аналіз алгоритму роботи спеціалізованого обчислювача
1.2 Вибір переліку й об'єму региструємої інформації
1.3 Аналіз конструкції
2. Розробка функціональної схеми й вибір елементної бази
2.1 Опис функціональної схеми системи
2.1.1 Вузол прийому інформації з комунікаційного порту уведення/висновку мікропроцесора 1879ВМ1
2.1.2 Блок обміну з послідовним портом
2.1.3 Блок обміну з буферною пам'яттю
2.1.4 Швидкісна буферна пам'ять
2.1.5 Блок узгодження з мікроконтролером
2.1.6 Блок обміну з годинникамиреального часу
2.1.7 Блок обміну з основним накопичувачем
2.1.8 Мікроконтролер
2.1.9 Накопичувач
2.2 Вибір елементної бази
3. Розробка принципової електричної схеми
3.1 Мікросхема ПЛИС зі схемою завантаження
3.2 Контролер обміну з USB каналом
3.3 Мікросхема годин реального часу і їхнє живлення
3.4 Компонування банків накопичувача
3.5 Швидка проміжна пам'ять
3.6 Вихідні дані на проектування розроблювальної системи
4. Розробка алгоритму роботи системи
5. Економічні розрахунки
5.1 Розрахунок прямих витрат на виробництво системи
5.1.1 Розрахунок витрат на сировину й матеріали
5.1.2 Розрахунок витрат на комплектуючі системи й напівфабрикати (покупні)
5.1.3 Розрахунок заробітної плати виробничих робітників
5.1.4 Розрахунок витрат на електроенергію
5.1.5 Амортизаційні відрахування
5.1.6 Накладні витрати
Висновок
Список джерел
Введення
У наш час у розвитку мікроелектроніки, як в Україні, так і за рубежем пройшов певний етап, що дозволив по іншому подивитися на проектування сучасних радіотехнічних приладів.
Зросла складність приладів, але помітно зменшилися їхні габарити, що відбиває загальний розвиток мікроелектронної елементної бази. Одну із провідних ролей стали грати процесорні технології, широко застосовується цифрова обробка.
Сучасна система реєстрації даних - це високопродуктивний обчислювач, що має у своїй основі процесор або контролер, накопичувач інформації великого об'єму й високошвидкісні інтерфейси зв'язку.
При побудові системи реєстрації необхідно враховувати всі сучасні тенденції розвитку мікроелектроніки. У першу чергу це мікросхеми енергонезалежної пам'яті великого об'єму. Останні доступні рішення в області мікроконтролерів дозволяють застосовувати такі інтерфейси як USB. Як основна ланка, що дозволяє сполучити різні по інтерфейсах вузли, можуть застосовуватися програмувальні логічні матриці. Одна така мікросхема замінить десятки дискретних елементів, тим самим різко скорочуючи розміри системи реєстрації. При цьому споживана потужність буде мінімальна й з'явиться гнучкість при побудові апаратної частини.
система реєстрація елементний обчислювач схема
1. Аналіз вихідних даних
1.1 Аналіз алгоритму роботи спеціалізованого обчислювача
Основною вимогою, що повинне дотримуватися при здійсненні сполучення розроблювальної системи реєстрації вхідних сигналів і проміжних результатів обробки сигналів зі спеціалізованим обчислювачем, є забезпечення штатного функціонування спеціалізованого обчислювача без істотного погіршення його динамічних характеристик (не більше 3 %).
У штатній роботі спеціалізований обчислювач проводить виміри висоти вектора шляхової швидкості із частотою 33 Гц. Цикл виміру розбитий на два етапи:
- випромінювання й обробка результатів высотомерного каналу;
- випромінювання й обробка результатів швидкісного каналу.
На малюнку 1.1 наведена циклограма функціонування спеціалізованого обчислювача. З малюнка 1.1 видно, що процес підготовки пакета швидкісного каналу, його випромінювання розподілений по трьох циклах роботи спеціалізованого обчислювача, у той час як видача масиву в розроблювальну систему здійснюється в кожному циклі. На циклограмі роботи показані моменти часу, у які обчислювач готовий передати блок інформації, що ставиться до даного виміру. Із цього треба, що цикл роботи розроблювального блоку від прийому інформації до моменту готовності прийняти черговий блок даних повинен бути менше 30 мс.
Такі вихідні дані, як число імпульсів у сеансі випромінювання, тривалість випромінювання, період повторення імпульсів, впливають на розмір переданого блоку інформації. Передача інформації із процесора 1879ВМ1 виробляється за допомогою байтного швидкісного інтерфейсу.
Швидкість передачі інформації становить до 20 Мб/с. Робота цього інтерфейсу сповільнює процесор на (12,5 - 15) %. Оптимальний час передачі інформації становить не більше 5 мс, що приведе до зниження швидкодії системи на 2,5 %.
1.2 Вибір переліку й об'єму региструємої інформації
Процесор осередку АЦП-079-03, що входить до складу спеціалізованого обчислювача, оперує 32-х розрядними словами. Тому, дані, призначені для передачі від осередку АЦП-079-03 до розроблювальної системи реєстрації даних, будуть мати мінімальний розмір, рівному одному слову мікропроцесора (32 біта).
Пакет даних для запису передається в систему реєстрації даних на кожному циклі роботи спеціалізованого обчислювача. Для реалізації наступної обробки інформації, отриманої в ході випробувань, необхідно розділити пакети між собою. Для цього кожний пакет починається з певного коду, що є ознакою початку пакета й номера пакета. Також має сенс записувати внутрішній системний час спеціалізованого обчислювача. Таким чином, для однозначної ідентифікації записаного пакета даних необхідні три наступні параметри:
ознака початку пакета даних. Для виключення випадкового збігу коду початку пакета з даними, ознака початку пакета повинен мати розмір рівний двом словам мікропроцесора (8 байт);
номер пакета. Виходячи з умов технічного завдання, система реєстрації даних повинна забезпечувати час запису до 1 години. При частоті приходу пакетів 1/33 мс максимальна кількість прийнятих пакетів буде порядку 11000 що менше максимального числа, яку можна задати за допомогою 32-х розрядного двійкового коду. Отже, для номера пакета можна використовувати 1 слово мікропроцесора (4 байти);
системний час. Для передачі системного часу досить 1 слова мікропроцесора (4 байти).
Для повного аналізу роботи висотоміра поряд з результатами обробки отриманих даних необхідно також мати апріорні дані.
Апріорні дані вертикального каналу наведені в таблиці 1.1.
Таблиця 1.1 - Апріорні дані вертикального каналу.
| Довжина, байт | Змінна | Призначення |
| 4 | Regim | Режим роботи виробу |
| 4 | Regim_RV | Різновид режиму роботи |
| 4 | CodFwrk | Код частоти |
| 4 | Diapazon | Номер діапазону вертикального каналу |
| 4 | CodLongAM | Тривалість зондувальних імпульсів |
| 4 | Blank | Ознака «бланкирования» прямого сигналу |
| 4 | CodNonius | Код ноніуса |
| 4 | Hmin | Початок інтервалу спостереження (пошуку) |
| 4 | Hmax | Кінець інтервалу спостереження (пошуку) |
| 4 | KolDirok | Кількість шумових стробов в «згортку» сигналу |
| 4 | L0 | Зсув початку «згортки» у пакеті |
| 4 | Lsm | Ширина інтервалу побудови «згортки» |
| 4 | CodARU | Код АРУ |
| 4 | Cod_AR | Код АР (придушення потужності випромінювання) |
| 4 | Cod_IZ | Код З (придушення потужності випромінювання) |
Змінні, що зберігають результати обробки вертикального каналу, наведені в таблиці 1.2.
Таблиця 1.2 - Змінні, що зберігають результати обробки вертикального каналу.
| Довжина, байт | Змінна | Призначення |
| 4 | SysRg | Регістр керування |
| 4 | Matr | Матриця стану виробу |
| 4 | Prizn | Регістр ознак |
| 4 | Hi | Усереднена оцінка висоти |
| 4 | Hirv | Миттєва оцінка висоти |
| 4 | Num_Swr | Кількість отсчетов в «згортку» сигналу |
| 4 | Num_K | Кількість оброблюваних крапок для доплеровского фільтра |
| 4 | FlagACP | Ознака перевантаження АЦП |
| 4 | Max_Swr | Положення максимуму «згортки» |
| 4 | Over_Min | Кількість переповнення АЦП знизу |
| 4 | Over_Max | Кількість переповнення АЦП зверху |
| 4 | Nap | Кількість крапок апроксимації фронту |
| 4 | Im | Номер відліку 1-го перевищення порога |
| 4 | Nap_F | Ознака апроксимації фронту |
| 4 | Zahvat | Ознака захоплення сигналу вертикального каналу |
| 4 | LngZhv | Ознака справності вертикального каналу |
| 4 | CntZhv | Кількість захоплень сигналу вертикального каналу |
| 4 | Num_Usr | Максимальна кількість усереднень оцінок висоти |
| 4 | P_Beg | Покажчик початку магазина оцінок висоти |
| 4 | P_End | Покажчик кінця магазина оцінок висоти |
| 4 | Tek_Usr | Кількість усереднень оцінок висоти |
| 4 | Tek_K0 | Коефіцієнт для прогнозуючого фільтра оцінок висоти |
| 4 | Tek_K1 | Коефіцієнт для прогнозуючого фільтра оцінок висоти |
| 4 | Hv | Висота хвилі |
| Довжина, байт | Змінна | Призначення |
| 4 | STimer | Період запису оцінок висоти |
| 4 | ATimer | Період запису оцінок висоти (грубо) |
| 4 | CntRez | Лічильник кількості вимірів Hволны |
| 4 | FlagSM | Ознака «суша/море» |
| 4 | Nak_ARU | Максимальне значення «згортки» для регулювання АРУ |
| 4 | Max_ARU | Поріг для зміни кроку регулювання АРУ |
| 4 | Min_ARU | Поріг для зміни кроку регулювання АРУ |
| 1024 | Swertka | «Згортка» сигналу вертикального каналу |
Змінні, що зберігають апріорні дані швидкісного каналу, наведені в таблиці 1.3.
Таблиця 1.3 - Змінні, що зберігають апріорні дані швидкісний канал.